Μεταβολισμός θρυπτοφάνης

Μόλις απορροφηθεί, η θρυπτοφάνη μεταβολίζεται κατά μήκος τριών κύριων οδών: της οδού κυνουρενίνης (μέσω κυττάρων-ξενιστών), της οδού σεροτονίνης (μέσω κυττάρων-ξενιστών) και της οδού ινδόλης (μέσω μικροχλωρίδας του εντέρου).  

1. Η οδός της κυνουρενίνης είναι η κυρίαρχη οδός και αντιπροσωπεύει πάνω από το 95% του διατροφικού καταβολισμού της θρυπτοφάνης. Αν και εμφανίζεται κυρίως στο ήπαρ (μέσω TDO), ενεργοποιείται επίσης σε ανοσολογικούς ιστούς και ιστούς φραγμού (μέσω IDO), ιδιαίτερα υπό συνθήκες ανοσολογικής καταπόνησης και ενεργοποίησης. Αυτή η οδός παράγει μια ποικιλία βιοδραστικών ενδιάμεσων ουσιών και τελικά συμβάλλει στην ενδογενή σύνθεση του NAD+, ενός ζωτικού συμπαράγοντα που εμπλέκεται στον μεταβολισμό της μιτοχονδριακής ενέργειας, στην οξειδοαναγωγική ισορροπία και στην επιδιόρθωση του DNA.
   Όταν το ανοσολογικό στρες είναι παρατεταμένο, περισσότερη θρυπτοφάνη κατευθύνεται προς αυτή την οδό, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε μεταβολικές ανισορροπίες. Υπό ευνοϊκές συνθήκες, ο κατάντη μεταβολισμός ευνοεί την παραγωγή ευεργετικών μεταβολιτών όπως το κυνουρενικό οξύ (KYNA), ενώ υποστηρίζει επίσης την αποτελεσματική σύνθεση του NAD+. Όταν όμως η ισορροπία μετατοπίζεται – λόγω ενζυμικών «στενώσεων», οξειδωτικού στρες, ανεπαρκούς πρόσληψης μικροθρεπτικών συστατικών ή παρατεταμένης ανοσολογικής ενεργοποίησης – ο μεταβολισμός στρέφεται προς ενδιάμεσα προϊόντα όπως το κινολενικό οξύ (QA) και η 3-υδροξυκυνουρενίνη (3-OH-KYN). 
   
   Το QA δρα στους υποδοχείς NMDA και μπορεί να ενισχύσει τη διεγερτική σηματοδότηση στον εγκέφαλο.
   Η 3-OH-KYN προάγει το οξειδωτικό στρες και την υπεροξείδωση των λιπιδίων.
   Η μειωμένη ροή προς το άκρο της οδού που παράγει NAD⁺ μπορεί να οδηγήσει σε σχετική εξάντληση του NAD⁺, θέτοντας σε δοκιμασία τη μιτοχονδριακή απόδοση, την κυτταρική ενέργεια και τη συνολική ανθεκτικότητα. 
   
   Τέτοια μοτίβα παρατηρούνται συχνά σε πλαίσια επίμονου ανοσολογικού στρες και μεταβολικής ανισορροπίας.
    
2. Η οδός της σεροτονίνης μετατρέπει τη θρυπτοφάνη σε σεροτονίνη (5-HT). Αν και χρησιμοποιεί μόνο 1-2% τρυπτοφάνη, διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στη ρύθμιση της διάθεσης, της κινητικότητας του εντέρου και του κιρκάδιου ρυθμού. Μεταβολές σε αυτή την οδό μπορεί να επηρεάσουν την ψυχική ισορροπία, τη λειτουργία της πέψης και την ποιότητα του ύπνου. 
    
3. Η οδός ινδόλης καθοδηγείται από τον μικροβιακό μεταβολισμό στο κόλον. Ορισμένα εντερικά βακτήρια εκφράζουν ένζυμα τρυπτοφανάσης που μετατρέπουν τη θρυπτοφάνη σε ινδόλη και στα παράγωγά της, συμπεριλαμβανομένου του ινδόλης-3-προπιονικού οξέος (IPA). Αυτοί οι μεταβολίτες λειτουργούν ως συνδέτες του υποδοχέα αρυλικών υδρογονανθράκων (AhR), υποστηρίζοντας την ακεραιότητα του εντερικού φραγμού, την ανοσολογική ανοχή και τη συστηματική ισορροπία. 
    

Η ισορροπία μεταξύ αυτών των μεταβολικών οδών δεν είναι απλώς μια βιοχημική περιέργεια, αντανακλά τόσο τη λειτουργική κατάσταση της μικροβιακής δραστηριότητας του εντέρου όσο και την παρουσία συστημικού ανοσοποιητικού στρες. Από κοινού, καθορίζουν εάν η θρυπτοφάνη κατευθύνεται προς προστατευτικά μεταβολικά προϊόντα ή προς μεταβολίτες που σχετίζονται με το στρες, με επακόλουθες επιπτώσεις στην υγεία του εντέρου, του ανοσοποιητικού συστήματος και του μεταβολισμού. 
 

Μια υγιεινή, πλούσια σε φυτικές ίνες διατροφή προάγει τη μικροβιακή παραγωγή IPA, η οποία με τη σειρά της υποστηρίζει την ακεραιότητα του εντερικού φραγμού και τη μεταβολική ανθεκτικότητα. Αντίθετα, η συστηματική φλεγμονή, το στρες και η δυσβίωση μετατοπίζουν την ισορροπία του μεταβολισμού της θρυπτοφάνης προς υπερβολική ροή μέσω της οδού της κυνουρενίνης, αυξάνοντας την παραγωγή μεταβολιτών που σχετίζονται με το στρες.  
 

Για τον λόγο αυτό, ο μεταβολισμός της θρυπτοφάνης θεωρείται πλέον μια μοριακή γέφυρα που συνδέει το μικροβίωμα του εντέρου με τη συστηματική υγεία. Εξετάζοντας αυτές τις μεταβολικές οδούς, αποκτούμε έναν νέο φακό μέσω του οποίου αξιολογούμε τον αντίκτυπο του τρόπου ζωής και της διατροφής στην  ανοσία, τη διάθεση και τον μεταβολισμό. 

Γρήγορη περίληψη

• Η θρυπτοφάνη μεταβολίζεται σε διαφορετικά προϊόντα από τον ξενιστή (τον οργανισμό σας) και τη μικροχλωρίδα (τα μικρόβια που ζουν μέσα στο σώμα σας), ανάλογα με τον τρόπο επεξεργασίας της κάθε ένα από αυτά τα προϊόντα επιτελεί διαφορετικές και μοναδικές λειτουργίες στον οργανισμό. 
• Η οδός της κυνουρενίνης κυριαρχεί υπό συνθήκες ανοσολογικού στρες, ενώ η οδός της ινδόλης ευνοείται σε καταστάσεις υγείας του εντέρου. 
• Αυτή η μεταβολική ισορροπία συνδέει τη διατροφή και τη δραστηριότητα του μικροβιώματος με την ανοσία, τη διάθεση και τον μεταβολισμό.